Инфокоммуникации «умного» города в контексте Всеобъемлющего Интернета

Лев Левин, директор по развитию бизнеса Cisco в России

Мировая тенденция отражает увеличение количества вызовов, стоящих перед городами в связи с миграцией населения из сельских районов, что, в свою очередь, приводит к перенаселенности, загрязнению окружающей среды, нехватке бюджетных и прочих ресурсов для поддержки возрастания численности населения. В будущем на долю городов будет приходиться почти 90% роста мирового населения, 80% богатства и 60% общего объема потребления энергии. В России эти показатели еще существеннее. Огромная нагрузка ложится на стареющую городскую инфраструктуру. У городов недостаточно средств для модернизации, кроме того, государство и частный сектор не могут эффективно работать вместе для привлечения частных инвестиций.

Многие из перечисленных проблем могут быть преодолены путем реализации масштабируемых решений, использующих преимущества информационных и коммуникационных технологий (ИКТ) для увеличения эффективности, сокращения расходов и повышения качества жизни. Города, которые реализуют такой подход, называют «умными».

Новым витком в развитии ИКТ становится Всеобъемлющий Интернет (Internet of Everything) – новый технологический уклад, объединяющий в единое информационное пространство людей, данные, процессы, физические предметы и электромеханические устройства, обеспечивая их взаимодействие с помощью проводной и беспроводной связи. Будущее развитие «умных» городов и их отдельных составляющих (таких как управление движением, парковка, освещение, ЖКХ, безопасность, охрана окружающей среды, геоинформационные системы и пр.), повышение их экономических, социальных и экологических показателей мы связываем с реализацией концепции Всеобъемлющего Интернета.

Эффективная организация дорожного движения и мобильность относятся к ключевым социальным, экономическим и экологическим задачам города. Современные решения «умного» города позволяют управлять движением, используя общую сетевую инфраструктуру городов. Этот подход сочетает в себе IP-камеры, датчики, смартфон-приложения и общегородскую сетевую инфраструктуру для получения информации о загруженности дорог и управления движением в режиме реального времени. Кроме того, технология обеспечивает возможность принимать более обоснованные решения для долгосрочного планирование дорожной сети. Ключевыми выгодами такого подхода являются снижение перегруженности дорог и общее улучшение качества жизни горожан. Технология помогает городским властям получать дополнительные доходы от изменения цен на проезд по отдельным участкам дорог на основе аналитических данных, а также уменьшить вредные выбросы в атмосферу в результате сокращения пробок.

 Парковка – сложная проблема для городов, особенно в центральных районах, где 30% пробок создают водители, ищущие места для стоянки. Современные решения «умного» города в полной мере используют общую сетевую инфраструктуру. Технология совмещает в себе IP-камеры, датчики, смартфон-приложения и общегородскую инфраструктуру, обеспечивающую горожанам доступность парковки в режиме реального времени. Система обеспечивает также высокую визуализацию, позволяющую определить наличие свободной стоянки вблизи пункта назначения водителя, доехать туда за минимальное время и произвести оплату. Кроме того, система позволяет повысить собираемость штрафов за неправильную парковку.

Расходы электроэнергии на уличное освещение составляют до 40% общих затрат на электроэнергию в жилых кварталах города. Обслуживание уличных фонарей с учетом их количества и географического распределения тоже относится к сложным и дорогостоящим проблемам. По нашим оценкам, переход на светодиодные светильники в сочетании с «умными» системами управления освещением позволяет снизить энергопотребление на 50–80%. К тому же жители городов предпочитают LED-освещение, имея в виду такие его социальные и экологические преимущества, как ощущение большей безопасности и улучшение видимости. Современные решения «умного» города основаны на энергоэффективных светильниках (LED или эквивалент), беспроводных контроллерах, системах удаленного управления уличными фонарями и на сети для подключения.

В результате утечек или несанкционированного отбора города теряют 20% воды, газа и электроэнергии. Утечки влекут за собой огромные экономические и экологические издержки. Большую сложность представляет обслуживание инфраструктуры приборов учета. Внедрение автоматизированных систем учета и инфраструктуры снижает стоимость сбора данных и повышает корректность счетов, выставляемых пользователям. Кроме того, такие системы позволяют обнаружить несанкционированный отбор и принимать соответствующие меры. Современные решения «умного» города основаны на беспроводной связи с поддержкой автоматических счетчиков и интеллектуальных сетей на основе IP-платформы (рис. 1).

Особое значение приобретает проблема безопасности жителей городов. Защита людей и имущества требует технологий ХХI в. для решения проблем, которые не существовали еще лет десять назад, в частности, многочисленные несвязанные системы, растущие угрозы для важнейших объектов инфраструктуры и ожидания граждан по получению информации в режиме реального времени. Появляются новые требования к взаимодействию различных систем обеспечения безопасности. Такое взаимодействие должно обеспечиваться совместимостью инфраструктуры, например для эффективного обмена голосовой информацией, изображениями, видео и данными. Интеграция различных систем безопасности сокращает время обнаружения и реагирования, позволяет ответственному персоналу принимать решения на основе всей имеющейся информации и предоставлять нужную информацию нужным людям в нужное время.

Вышеперечисленные составляющие «умного» города – лишь небольшая часть комплексного подхода к решению городских задач на основе Всеобъемлющего Интернета.

Рис. 1. ИКТ-инфраструктура «умного» города

Мы переживаем этап необычайно быстрого развития Всеобъемлющего Интернета, в результате чего окружены уже миллиардами интеллектуальных устройств. Главная задача сейчас – максимально эффективно использовать концепцию Всеобъемлющего Интернета для создания городов будущего с помощью «подключения неподключенного». Например, представьте себе датчики в автомобилях, подключенных к системам управления транспортом, которые изо дня в день анализируют данные о грузопотоках. Помимо расчета оптимальных маршрутов к месту назначения эти системы могут обеспечить общественную безопасность и решать задачи других городских департаментов путем анализа сценариев предполагаемых событий. За счет агрегирования данных из тысяч устройств, подключенных к городской сети, достигается значительный дополнительный экономический и социальный эффект, в том числе в результате сокращения времени реагирования на инциденты или их предотвращение.

Потенциальная ценность Всеобъемлющего Интернета в денежном выражении чрезвычайно велика. По подсчетам Cisco, в ближайшие десять лет она составит 19 трлн долл. и будет достигнута благодаря увеличению прибыли, созданию новых продуктов и услуг, а также сокращению и оптимизации затрат. К концу текущего десятилетия за счет снижения расходов на связь ожидается самый высокий рост подключений.

Нашей компанией разработаны и успешно применяются на практике решения для городов, транспорта, медицины, образования, обеспечения безопасности и т. п. Эти решения позволяют городам получить массу преимуществ, таких как оптимизация затрат, создание новых рабочих мест, повышение продуктивности работников, развитие инноваций и модернизация экономики, улучшение качества жизни, повышение безопасности и многое другое.

Решения класса «умный» город, внедренные во многих городах и регионах мира, успешно функционируют уже несколько лет и принесли огромный экономический и социальный эффект. Вот лишь несколько примеров:

  • увеличение выручки – возврат 96 долл. упущенной выручки на клиента в год, утерянных по причине некачественных газовых счетчиков;
  • снижение затрат в деле сбора мусора – 30%-ная экономия благодаря применению сенсоров;
  • снижение затрат в области судебного делопроизводства – 950 долл. экономии при каждом слушании дела благодаря применению видео для опроса свидетелей;
  • повышение продуктивности – десять видеокамер могут высвободить одного полицейского в городе;
  • клиентский опыт – 50%-ное повышение удовлетворенности от использования городских автобусов после внедрения «умного» расписания их движения;
  • безопасность – 15%-ное снижение преступности как результат удаленного управления уличным освещением.

Приведем высказывание одного из руководителей мэрии Барселоны: «Мы одержимы созданием отличных условий жизни для горожан, и нам важны революционные технические достижения. Поэтому Cisco стала нашим главным проводником в концепцию Всеобъемлющего Интернета. Теперь мы можем управлять уличным освещением, вести подсчет дорожного трафика и людских потоков, мониторить загрязнение и делать многое-многое другое из единого центра управления. Это уже наше настоящее, и в этом мы видим будущее нашего города».

Барселона служит наглядным примером того, какой эффект дает добавление городу «мозгов». За последние два-три года в результате реализации решений на основе Всеобъемлющего Интернета столица Каталонии смогла достичь следующих показателей:

  • 44 тыс. новых рабочих мест;
  • 1500 новых компаний;
  • дополнительный экономический эффект в 3,1 млрд долл. в стоимости бизнеса за счет снижения затрат, повышения продуктивности и выручки;
  • дополнительный экономический эффект в 58 млн долл. благодаря оптимизации управления водопотреблением;
  • дополнительный экономический эффект в 53 млн долл. вследствие оптимизации управления парковками;
  • дополнительный экономический эффект в 47 млн долл. как результат оптимизации уличного освещения;
  • дополнительный экономический эффект в 28 млн долл. благодаря запуску «умных» автобусов.

Барселона – далеко не единственный пример. Аналогичные решения и их элементы реализованы в десятках городов Европы, Северной Америки, Азии (Сонгдо, Ницце, Сарагосе, Сан-Карлосе, Копенгагене, Гамбурге, Канзас-Сити и др.). В России тоже есть примеры инновационных проектов по созданию и внедрению интеллектуальных транспортных систем, систем ситуационного видеонаблюдения и безопасности, «умного» транспорта и т. п. (такие проекты реализованы в Москве, Казани и ряде других городов РФ).

Основным препятствием в реализации масштабируемых решений, лежащих в основе «умных» городов, является сложность процессов эксплуатации, финансирования, регулирования и планирования городов. Как правило, каждый городской департамент планирует и осуществляет инвестиции независимо от других департаментов, что приводит к дублированию инфраструктуры и ИТ-ресурсов департаментов, отсутствию обмена данными, информацией из видеоканалов, данных от датчиков, а также затрудняет управление инфраструктурой.

Такой «лоскутный» подход не позволяет строить масштабируемые и экономичные решения для городов. Например, система регулирования уличного движения, находящаяся в ведении департамента транспорта, не в состоянии использовать данные датчиков уличного освещения, находящихся в ведении департамента освещения (рис. 2). В результате каждый департамент вынужден строить свою сеть передачи данных, систему датчиков и систему управления. Сталкиваясь с подобными сложностями, руководство городов часто не в состоянии внедрить по-настоящему комплексные решения.

Рис. 2. Типичный «лоскутный» подход к решению городских задач

Преодолеть данные препятствия можно, если рассматривать сеть в качестве такой же коммунальной услуги, как электроэнергия, водоснабжение и природный газ, с помощью которой город может интегрировать различные системы для предоставления услуг по требованию через облачную инфраструктуру по безопасным интернет-соединениям (рис. 3). Таким образом, город может стать «умным», создавая масштабируемую инфраструктуру для экономического развития путем оказания современных услуг по интеллектуальным транспортным системам, парковкам, обеспечению безопасности, рациональному использованию энергии и пр.

Рис. 3. Пример интегрированного сервиса – «умные» мачты уличного освещения и безопасный пешеходный переход

Очень важно, чтобы высшее руководство города руководило проектом по созданию сетевой коммунальной инфраструктуры и обеспечивало сотрудничество между различными департаментами городской администрации. Сетевая платформа позволит объединить различные городские службы управления и поможет осуществлять обмен информацией между ресурсами и приложениями через различные домены. Такой подход позволяет реализовывать совместные инвестиции в коллективную инфраструктуру, создавать данные для коллективного использования различными службами, ответственными, в частности, за парковки, транспортную систему и освещение.

Кроме того, существует целый ряд технологических проблем внедрения систем «умного» города. Поскольку такие системы требуют сбора большого количества различных наборов данных в режиме реального времени, необходимо решать следующие вопросы:

  • как собирать данные, каковы источники данных, включая конечные устройства и программное обеспечение;
  • как обслуживать все устройства сбора данных (например, датчики) без высоких затрат;
  • где осуществлять анализ данных, какие данные необходимо передавать в облако, а какие обрабатывать локально;
  • какие виды подключения к сети лучше использовать для конкретных решений, какая инфраструктура необходима, в частности, для хранения информации;
  • как систематизировать данные из различных источников для проведения комплексного анализа ситуации;
  • как публиковать данные и сделать их доступными для использования с помощью мобильных приложений;
  • как предоставлять результаты анализа данных операторам уличного движения, служащим на парковках, сотрудникам правоохранительных органов и коммунальных служб для оперативного принятия решений;
  • как использовать данные для долгосрочного планирования развития города.

Для успешного преодоления перечисленных проблем необходимо использовать модель построения сети как платформы, которая позволит переносить вычисления на границу сети (рис. 4).

Рис. 4. Пример построения сети для распределенных вычислений

Ключевое значение для успешного развития Всеобъемлющего Интернета имеют вопросы, связанные с обеспечением безопасности и конфиденциальности данных.

Преимущество решений для построения «умного» города в том, что в большинстве случаев они позволяют снизить нагрузку на бюджет за счет оптимизации расходов и получения дополнительных доходов для города, как правило, являются самоокупаемыми и представляют интерес для частных инвестиций и государственно-частных партнерств. Такой подход кардинально меняет традиционное бюджетное финансирование капитальных затрат. Широко используются «сервисные модели», обеспечивающие городу возможность использовать инфраструктуру в виде услуги на основании сервисного контракта с ежемесячными платежами. При этом инфраструктура находится на балансе и обслуживается технологическим партнером города.

В качестве примера приведем расчеты экономической эффективности трансформации крупного города в «умный». Капитальные инвестиции размером в 102 млн долл. и текущие затраты в 120 млн долл. позволили в течение пяти лет сгенерировать дополнительные доходы и экономию расходов в 340 млн долл., что представляет собой привлекательный инвестиционный проект с 52%-ной внутренней нормой доходности (IRR).

В условиях России широкое использование «умных» индустриальных решений и решений для городов способствует выполнению одной из главных задач государства – трансформации экономики, а также диверсификации и развитию инноваций, повышению производительности и улучшению качества жизни. Это мнение разделяют руководители многих крупных системообразующих предприятий РФ, руководители органов государственной власти как в Москве, так и в регионах. Мы активно работаем и с госорганами, и с частными российскими компаниями в целях создания уникальных технологических решений, платформ и бизнес-моделей, позволяющих выполнять конкретные задачи государства и бизнеса далеко за пределами информационных технологий.

Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку